Proceso de reparación de carriles de tranvía de acero aleado con vanadio y su validación mediante modelado por elementos finitos (MEF)
- Galán-Rivera, Daniel R. 1
- Orviz-Theodosius, Manuel J. 2
- Vigil, Miguel 3
- Miranda, Daniel 4
- Belzunce-Varela, Francisco J. 1
- 1 Universidad de Oviedo, Departamento de Ciencia de los Materiales y Metalurgia
- 2 Innvel2Consulting
- 3 Innvel2Consulting - Universidad de Oviedo, Departamento de Explotación y Prospección de Minas
- 4 Centro Tecnológico IDONIAL
ISSN: 0034-8570
Datum der Publikation: 2020
Titel der Ausgabe: Numero en curso; e166
Ausgabe: 56
Nummer: 2
Seiten: 168
Art: Artikel
Andere Publikationen in: Revista de metalurgia
Zusammenfassung
La reparación in-situ de los carriles de tranvía mediante soldeo por arco eléctrico es un proceso ampliamente extendido que se utilizar para incrementar la vida útil en servicio de los carriles. Sin embargo, las nuevas resinas poliméricas empleadas en los embebidos de estas vías limitan las temperaturas que se pueden alcanzar en la reparación, ya que por encima de 170 ºC, la mayoría de estos polímeros se degradan. Por esta razón, es necesario desarrollar un proceso de soldeo rápido, seguro y económicamente viable, que al mismo tiempo garantice que los carriles no superan dicha temperatura en la superficie de contacto citada. En este estudio, se realizó la reparación de un acero de carril R290V (aleado con vanadio) mediante la deposición de un metal de aporte inoxidable mayoritariamente austenítico a través de un proceso de soldeo por arco eléctrico e hilo tubular (FCAW). El procedimiento de soldeo aplicado se ha diseñado y validado mediante simulación numérica por elementos finitos, habiéndose demostrado la posibilidad de realizar el recargue “in situ” del carril de tranvía sin que en la región del embebido se superen 140 ºC y sin que se forme martensita en ningún punto de la Zona Afectada Térmicamente (ZAT).
Bibliographische Referenzen
- ArcelorMittal (2018). Grooved Rails for Tramways. Technical Manual. ArcelorMittal Europe Long Products. Rails & Special Sections. https://rails.arcelormittal.com/documentos/12-english/download.
- Borck, R. (2019). Public transport and urban pollution. Reg. Sci. Urban. Econ. 77, 356-366.
- Bullon, W., Acosta, J., Franco, R., Valverde, Q. (2007). Simulación de un proceso de soldadura mediante un modelo Termo-Mecánico considerando el efecto de esfuerzos residuales utilizando el Método de los Elementos Finitos. 8º Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica. http://congreso.pucp.edu.pe/cibim8/pdf/20/20-38.pdf.
- Carrese, S., Gemma, A., La Spada, S. (2014). An emission model to compare bus and tramway transport. Procedia Soc. Behav. Sci. 111, 1025-1034.
- Carrol, R., Smith, H.M., Jaiswal, S. (2013). Rail steel with an excellent combination of wear properties and rolling contact fatigue resistance. U.S. Patent No 8430976.
- Cho, S. (2018). 30 years working together solve Shangai´s most pressing water problems. Worldbank. https://blogs.worldbank.org/water/30-years-working-together-solve-shanghai-s-most-pressing-water-problems.
- ESAB (2019). Proceso de Soldadura FCAW - Alambre Tubular Relleno de Fundente. https://www.esab.com.ar/ar/sp/education/blog/proceso-soldadura-fcaw-alambre-tubular-relleno-de-fundente-definiciones-del-proceso.cfm.
- Goldack, J., Chakravarti, A., Bibby, M. (1984). A new finite element model for welding heat sources. Metall. Trans. B 15 (2), 299-305.
- Goldaman, T., Gorham, R. (2006). Sustainable urban transport: Four innovative directions. Technol. Soc. 28 (1-2), 261-273.
- Marqueteeken, A., Van Leuven, A., Kopf, F. (2008). Cost effective track maintenance, renewal & refurbishment methods. Preventive maintenance of embedded tram tracks Rail wear in curves and special trackwork for trams. URBAN TRACK Project.
- Martín, L., Calvo, F., Hermoso, A., De Oña, J. (2014). Analysis of light rail systems in Spain according to their type of funding. Procedia Soc. Behav. Sci. 162, 419-428.
- Martínez, E., Estrems, M., Miguel, V., Garrido, A., Guillén, J. A. (2009). Estado del arte de la modelización numérica de los procesos de soldadura por arco eléctrico empleados en construcción metálica. XIII Congreso Internacional de Ingeniería de Proyectos, Badajoz, pp. 8-10. https://www.aeipro.com/files/congresos/2009badajoz/ciip09_0460_0475.2486.pdf.
- Pacyna, J. (2008). The microstructure and properties of the new bainitic rail steels. J. Achiev. Mater. Manuf. Eng. 28 (1), 19-22.
- Rosenthal, D. (1946). The theory of moving sources of heat and its application of metal treatments. ASME, Vol. 68, pp. 849-866.
- Rykalin, N.N., Nikolaev, A.V., Goronkov, O.A (1971). Calculation of current density in anode spot of arc. Teplofiz. Vys. Temp. (9), 981-985.
- Sandor, T., Ramsey, J. (2012). Microstructure development in embedded tram rails due to ESAB cyclic surface welding technology without preheating. ESAB Global Market.
- Sandor, T., Ramsey, J., Dumovic, M., Wiseman, R. (2013). Onsite repair welding of rails. Metals New Zealand.
- Solano-Alvarez, W., Fernandez Gonzalez, L., Bhadeshia, H.K.D.H. (2019). The effect of vanadium on the wear resistance of pearlitic grooved rails. Wear 436-437, 203004.
- TCRP (2012). Track design handbook for light rail transit. Second Edition, Report 155. Transportation Research Board, EEUU.
- UNE-EN 14811 (2011). Aplicaciones ferroviarias. Carriles para fines especiales: construcción asociada y acanalada, AENOR. https://www.une.org/encuentra-tu-norma/busca-tu-norma/norma?c=N0046749.
- UNE-EN 6507-1 (2018). Metallic Materials. Vickers hardness test, AENOR.
- Vuorinen, E., Wang, L., Stanojevic, S., Prakash, B. (2009). Influence of retained austenite on rolling-sliding wear resistance of austempered silicon alloyed steel. International Conference on Hot Sheet Metal Forming of High-Performance Steel, pp. 339-347.
- Westby, O. (1968). Temperature Distribution in the Workpiece by Welding. Dept. of Metallurgy and Metals Working, The Technical Univ. of Norway. PhD Dissertation.
- Zahiri, R., Sundaramoorthy, R., Lysz, P., Subramanian, C. (2014). Hardfacing using ferro-alloy powder mixtures by submerged arc welding. Surf. Coat. Tech. 260, 220-229.